Undersøgelse finder, at overfladetekstur af galliumnitrid påvirker celleadfærd

Forskere ved North Carolina State University har fastslået, at overfladeteksturen af ​​galliumnitrid (GaN) materialer kan påvirke sundheden for nærliggende celler. Arbejdet er betydningsfuldt, fordi GaN er et materiale af interesse til udvikling af nye enheder, der kan kontrollere cellulær adfærd.

GaN-materialer har en unik række af egenskaber, der gør dem til levedygtige kandidater til bioelektroniske enheder:du kan justere ladningen på materialernes overflade; materialerne nedbrydes ikke let i vandige miljøer som kroppen; og de er ugiftige.

"Men mens levende celler vil overleve i nærvær af GaN, vi ville vide, om vi kunne påvirke cellernes adfærd ved at ændre sammensætningen af ​​GaN-materialet, " siger Patrick Snyder, en ph.d. studerende ved NC State og hovedforfatter på et papir om arbejdet. "I bund og grund, vi ville vide, om konstruktion af GaN kunne påvirke sundheden og metabolismen af ​​de omgivende celler."

At gøre dette, forskerne testede tre forskellige materialer:GaN, og to variationer af aluminium galliumnitrid - Al0,8Ga0,2N og Al0,7Ga0,3N. Forskerne manipulerede overfladen af ​​materialerne, skabe ru og glatte versioner af hver. Til sidst, forskerne ændrede materialernes overfladekemi for at gøre dem mere eller mindre attraktive for vand - hydrofile eller hydrofobe, henholdsvis.

For eksempel, der var seks typer GaN-materiale:hydrofobisk, hydrofilt og umodificeret groft GaN; og hydrofob, hydrofilt og umodificeret glat GaN. Det samme gjaldt også for begge sammensætninger af AlGaN.

Forskerne brugte derefter de forskellige GaN-materialer som substrater til dyrkning af PC12-celler - en linje af velundersøgte modelceller, som er godt forstået.

Under det syv dage lange eksperiment, forskerne overvågede cellekulturerne for at spore cellernes sundhed og metabolisme.

"Vi fandt ud af, at de groft teksturerede AlGaN-sammensætninger frigav mere gallium i det cellulære miljø, " siger Snyder. "Selvom dette ikke dræbte cellerne, det forårsagede metaboliske ændringer."

"Dette fortæller os, at materialets topografi betyder noget, og kan påvirke cellulær adfærd, " siger Albena Ivanisevic, en professor i materialevidenskab og teknik ved NC State og medforfatter til papiret. "Arbejdet viser, at overfladeteksturer af bulkmaterialer - som dem, der bruges til at skabe enheder - kan have lignende effekter, som vi tidligere har set i nanoskala materialer."

Papiret, "Nanoskala topografi, halvlederpolaritet og overfladefunktionalisering:additive og samarbejdseffekter på PC12-celleadfærd, " er offentliggjort online i tidsskriftet RSC går videre . Avisen var medforfatter af Ramon Collazo, en assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved NC State; og Ronny Kirste, en postdoc-forsker ved NC State, som også er tilknyttet Adroit Materials. Arbejdet støttet af U.S. Army Research Office under bevilling W911NF-15-1-0375; og af National Science Foundation under bevilling DMR-1312582.